ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2204051

ВЕТРОУСТАНОВКА

ВЕТРОУСТАНОВКА

Имя изобретателя: Сахаров Ю.Д.; Максимов А.А.; Трофимов П.Ф.; Максимов А.А.; Квашнин Э.М. 
Имя патентообладателя: Алтайский научно-исследовательский институт технологии машиностроения
Адрес для переписки: 656002, г.Барнаул, ул.Северо-Западная, 2, ОАО АНИТИМ
Дата начала действия патента:  2001.06.29

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при создании ветроэлектростанций, а также для привода глубинных насосов для подъема воды. Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции установки с увеличением ее кпд, а также повышении надежности в работе обеспечивается за счет того, что в ветроустановке, содержащей концентратор, ускоритель потока, ротор с лопастями, согласно изобретению концентратор выполнен в виде полого цилиндра с вертикальными сквозными щелями, при этом концентратор взаимодействует с размещенным внутри него ускорителем потока, выполненным в виде направляющих элементов, изготовленных в виде плавно изогнутых пластин, соединенных между собой в кольцо, причем концы пластин плавно отогнуты и образуют щели, совпадающие со щелями концентратора, кроме того, кольцо выполнено с возможностью перемещения вокруг вертикальной оси, а внутри кольца выполнен как минимум один ротор с лопастями.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при создании ветроэлектростанций, а также для привода глубинных насосов дли подъема воды. Известен ветроэлектрический быстроходный агрегат, состоящий из генератора, статор которого размещен внутри ротора и закреплен на неподвижной полой оси, а выходная часть каналов воздухозаборного устройства снабжена соплами, охватывающими ротор (Патент России 2032832, F 03 D 9/00, F 03 D 3/04 от 12.02.1991, опубл. 10.04.1995). Недостатком данного ветроагрегата является низкий коэффициент использования ветровой энергии. Известна ветроустановка, содержащая концентратор потока в виде телескопически сдвоенного конфузора с криволинейной вихревой камерой, ускоритель потока и ротор с эллипсными турболопастями и телескопически выдвижными лопатками (Патент России 2078995, F 03 D 9/00 от 26.05.1992, опубл. 10.05.1997 - прототип). Данная ветроустановка имеет повышенный кпд использования ветра, но сложна в изготовлении и в эксплуатации, а также недостаточной надежностью в работе при высоких скоростях ветра.

Задачей предложенного изобретения является упрощение конструкции установки с увеличением кпд ее, а также надежности работы установки.

Данная задача решается ветроустановкой, включающей концентратор, ускоритель потока, ротор с лопастями, по изобретению концентратор, выполненный в виде полого цилиндра с вертикальными сквозными щелями, при этом концентратор взаимодействует с размещенным внутри него ускорителем потока, выполненным в виде направляющих элементов, изготовленных в виде плавно изогнутых пластин, соединенных между собой в кольцо, причем концы пластин плавно отогнуты и образуют щели, совпадающие со щелями концентратора, кроме того, кольцо выполнено с возможностью перемещении вокруг вертикальной оси, а внутри кольца выполнен как минимум один ротор с лопастями.

Анализ предложенного решения с прототипом позволил выделить признаки, отличающие предложенное решение от прототипа, что соответствует критерию "новизна". Сопоставительный анализ предложенного решения с известными не выявил решений, признаки которых совпадают с признаками предложенного решения, что соответствует критерию "изобретательский уровень".

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид ветроустановки, на фиг.2 - разрез по А-А, на фиг.3 - ускоритель потока.

ВЕТРОУСТАНОВКА
   

Ветроустановка включает в себя концентратор 1, выполненный в виде полого цилиндра, ускоритель потока 2, ротор 3 с лопастями 4. В концентраторе 1 выполнены вертикальные сквозные щели 5. В концентраторе 1 размещен ускоритель потока 2, выполненный в виде направляющих элементов 6, изготовленных в виде плавно изогнутых пластин, соединенных между собой в кольцо 7, причем концы 8 пластин 6 плавно отогнуты и образуют щели 9. Кольцо 7 выполнено с возможностью перемещения вокруг вертикальной оси с помощью специального механизма (на чертеже не показан), например с помощью зубчатой рейки с зубчатым колесом.

ВЕТРОУСТАНОВКА РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ

Ветроустановка устанавливается, например, на крыше здания (вагона и т.д. ). Поток воздуха (ветер), проникая через сквозные щели 5 концентратора 1, попадает в щели 9, образованные плавно отогнутыми концами 8 пластин 6. А так как эти щели выполнены в виде конфузора и диффузора, поток воздуха, сжимаясь, ускоряет свое движение, при этом происходит эжекция воздуха и через щели 9 проходит больший поток воздуха, чем через сквозные щели 5 концентратора 1. Поэтому в полости, образованной кольцом 7 перед ротором 3, по направлению движения воздуха создается избыточное давление воздуха, а за ротором 3 - нормальное атмосферное. Избыточное давление воздействует на лопасти 4 ротора 3, который начинает вращаться. Отработанный воздух выбрасывается через сквозные щели 5 концентратора, расположенные с противоположной стороны по ходу движения воздуха. Роторов 3 может быть несколько. При этом диаметр концентратора увеличивается. При возрастании скорости ветра, в целях избежания поломки ротора 3 или лопастей 4, кольцо 7 поворачивается вокруг вертикальной оси, например, с помощью рейки и зубчатого колеса, при этом направляющие элементы 6 частично перекрывают сквозные вертикальные щели 5, уменьшая давление воздуха на лопасти 4 ротора 3. При ураганном ветре во избежание поломки ротора 3 или лопастей 4 кольцо 7 поворачивается до тех пор, пока сквозные вертикальные щели 5 не будут перекрыты направляющими элементами 6. При этом поток воздуха, проникая через сквозные вертикальные щели 5 концентратора 1, будет обтекать кольцо 7 и выбрасываться через такие же щели с обратной стороны концентратора 1.

Такое выполнение ветроустановки позволяет упростить конструкцию и увеличить ее кпд. Кроме того, такую ветроустановку можно стационарно устанавливать как на крышах многоэтажных зданий, так и на крышах движущихся объектов, например железнодорожных вагонов для выработки электроэнергии, а также можно использовать ветроустановку для приведения в работу глубинных насосов для подъема воды.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ветроустановка, включающая концентратор, ускоритель потока, ротор с лопастями, отличающаяся тем, что концентратор выполнен в виде полого цилиндра с изготовленными в нем вертикальными сквозными щелями, при этом концентратор взаимодействует с размещенным внутри него ускорителем потока, выполненным в виде направляющих элементов, изготовленных в виде плавно изогнутых пластин, соединенных между собой в кольцо, причем концы пластин плавно отогнуты и образуют щели, совпадающие со щелями концентратора, кроме того, кольцо выполнено с возможностью перемещения вокруг вертикальной оси, а внутри кольца выполнен как минимум один ротор с лопастями.

Версия для печати
Дата публикации 11.01.2007гг


вверх